图的表示：弧到邻接矩阵和邻接表的转换

本文演示如何将一组有向弧转换为图的两种常用表示形式：邻接矩阵和邻接表。 我们将使用以下弧集合作为示例：⟨v0,v1⟩，⟨v1,v1⟩，⟨v1,v3⟩，⟨v2,v3⟩。 这组弧描述了一个包含四个顶点 (v0, v1, v2, v3) 的有向图。

首先，让我们解读这些弧：⟨v0,v1⟩ 表示一条从 v0 指向 v1 的有向边；⟨v1,v1⟩ 表示 v1 顶点上的自环；⟨v1,v3⟩ 表示一条从 v1 指向 v3 的有向边；⟨v2,v3⟩ 表示一条从 v2 指向 v3 的有向边。

邻接矩阵表示:

邻接矩阵使用一个二维数组表示图。数组的行和列分别对应图中的顶点。如果从顶点 i 到顶点 j 存在一条边，则矩阵元素 a_ij 为 1，否则为 0。对于加权图，a_ij 可以存储边的权重。

基于给定的弧集合，我们可以构建一个 4x4 的邻接矩阵：

  v0  v1  v2  v3
v00100
v10101
v20001
v30000

邻接表表示:

邻接表是一种更节省空间的图表示方法，尤其对于稀疏图。它使用一个数组，数组的每个元素都对应一个顶点，并指向一个链表，该链表存储与该顶点相邻的顶点。

基于给定的弧集合，对应的邻接表如下：

v0: v1
v1: v1, v3
v2: v3
v3: 

这意味着 v0 连接到 v1；v1 连接到自身 (自环) 和 v3；v2 连接到 v3；v3 没有出度边。

总结：本文展示了如何将一组弧转换为邻接矩阵和邻接表。这两种表示方法各有优缺点，选择哪种方法取决于具体的应用场景和图的特性（例如，图的稀疏程度）。